JP4766413B2

JP4766413B2 - 円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリング

Info

Publication number: JP4766413B2
Application number: JP2001111217A
Authority: JP
Inventors: 利和奥野
Original assignee: Fuji Seiko Co Ltd
Current assignee: Fuji Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: JP2002307121A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエーブをもち且つこのウエーブの山と谷の頂部が互いに接触するようにコイル巻きされてなるウエーブコイルスプリング、さらに詳しくは、コイルの１巻き目から複数巻き目まで同一コイル径で円筒形に多重層巻きに形成された円筒コイル部をウエーブの大きさを異ならせ複数段連続して形成してなる円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエーブコイルスプリングは、帯状の金属板ばね材を波状に形成し薄板の巾方向にコイル巻きしたものであって、例えば実開平４−７５２４３号、特開平９−１７７８５２号公報等により知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
公知のウエーブコイルスプリングは、図１に示すように隣接する波形の山と谷の頂部同志が相対向して接触するように構成され、山１と谷２の接点が支点になって互いに圧接し圧縮荷重が掛ると山形の弓状部分に撓みを生じて通常のコイルスプリングより高い反発力が得られるものであるが、ウエーブの山と谷の頂部が少しでもずれると、圧縮ばねとして機能しなくなるためにこのようなウエーブコイルスプリングの分野ではウエーブの大きさの異なる円筒多段の非線形荷重コイルスプリングは存在しなかった。
【０００４】
本発明の目的は、コイル径を形成した後にウエーブの波形形状を形成する方式の装置を利用してコイル径の成形手段とウエーブ形成手段を選定された数値の範囲内において任意に自動制御することにより従来実施不能と考えられていた円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングとその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングは、帯状の金属板ばね材を薄板の巾方向にコイル巻きし且つ板厚方向に連続したウエーブを形成してなるウエーブコイルスプリングであって、少なくともコイルの１巻き目から複数巻き目までは同一コイル径で且つウエーブの山と谷の頂点同志が合致して対接するよう円筒形に多重層巻きに形成された第１の円筒コイル部と、この第１の円筒コイル部１１の終端に連続して形成されたウエーブを有しない平巻き部１３と、前記平巻き部（１３）を介して前記第１の円筒コイル部（１１）に対してウエーブの大きさ（数）及びコイル径の異なる第２の円筒コイル部（１２）と
を具備する階段状の円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングであることを特徴とする。
【０００６】
上記構成のウエーブコイルスプリングは、１段目と２段目がウエーブの大きさ(数）及びコイル径が変化した円筒形であり、而も各段のウエーブは大小に変化していても、夫々の段において山と谷の頂部同志は少しの狂いもなく正確に対接しているためにウエーブコイルスプリングとしての特性を保有した上で、各段のウエーブの変化により比較的ストロークの大きい非線形荷重コイルスプリングが得られる。しかも、１段目の円筒コイル部と２段目以降の円筒コイル部のコイル径が異なっていても、各段のウエーブは夫々に一定の大きさ(数）で山と谷の頂部がずれたりしない為ストロークの大きい而も円筒形非線形荷重スプリングを容易且つ確実に得ることが可能である。さらに、平巻き部を設けたことにより１段目と２段目でウエーブの数が変化しても山の接点ずれを考慮しなくてよいため、精度が安定する。
【０００７】
また、本発明に係る円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングの製造方法は、帯状の金属板ばね材を、薄板の巾方向にコイル巻きし且つ板厚方向に連続的にウエーブを形成してなるウエーブコイルスプリング製造方法であって、コイル成形中にコイル径は一定のままで板厚方向に一定のウエーブを形成しながら多重巻きして円筒コイル部を形成する第１の工程と、この第１の工程に続いてウエーブを有しない平巻き部を少なくとも１巻き又は１巻き以上形成する第２の工程と、第１の工程における円筒コイル部に対してウエーブの大きさ(数）が変化し且つ前記円筒コイル部と同径又はコイル径が変化した２段目又は２段目以降の円筒コイル部を形成する第３の工程とを、連続して行うコイル成形部と、ウエーブ成形部の夫々の駆動部を、コンピュータ制御することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、帯状の金属板ばね材を通常のコイルばね製造装置を利用して、コイル成形しながらウエーブ成形されると同時に平巻き部を円筒コイル部の各段の境目に連続に形成しながら任意の円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングがコンピュータ制御により全自動で提供することができる。
【００１１】
上記構成において、平巻き部（１３）は１段又は１段以上の多段であってもよい。
【００１３】
また、本発明では、各段の円筒コイル部はウエーブの山と谷の頂部を平坦に形成して平坦面同志の接点とされている。従って、上記構成によればウエーブの山と谷の頂部同志の接点に多少のずれを生じた場合でもウエーブの撓み力を一定に保ち影響を与えないため所定範囲の精度を維持し高品質の円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングを提供することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１５】
図２乃至図４は本発明のウエーブコイルスプリングとその製造方法を実施するための装置の一実施例を示したものであり、図２中、（ａ）（ｂ）は円筒形非形荷重ウエーブコイルスプリング、（ｃ）は階段状円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングの各正面図である。図３は円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングの成形装置の要部の側面図である。
【００１６】
帯状金属の板ばね材１０は、断面が横長の矩形で連続したものを一端より繰り出してコイル成形しその後にウエーブ成形するものである。図３において、板ばね材１０を上下一対の線送りロール１．２間に板面を両側から挟み込むように供給して前方へ強制送りすると、板ばね材１０は先づ最初に３個の曲げロール４．５からなる第１のコイル成形部６によりコイル成形される。最終の曲げロール５は遠近移動するように設定され、これを前進(矢印イ）させるとコイル径は小さくなり、逆に後退（矢印ロ）させるとコイル径は大きくなる。この第１のコイル成形部６はコイル成形の始端側の約９０度の範囲に設置されて３個のロールで小さいコイル径を成形する。第２のコイル成形部８は、コイル成形の始端側より約１３０乃至１５０度の範囲においてコイル内径に引込み金具８１を当てがったものである。引込み金具８１を引込むことによりさらに大きなコイル径が成形される。
【００１７】
ウエーブ成形部７はコイル成形の最終位置の手前に設置する。コイル成形の始端側より約１８０度の位置が適当である。このウエーブ成形部７は、固定金型７２と移動金型７５とよりなる。両金型７２．７５は図４に示すように夫々にトンネルガイド７１．７４をもち、夫々のトンネルガイドにコイル成形部でコイル化された板材が適正な方向に向って通過するようにガイドの役目を果たすものである。
【００１８】
ウエーブの成形は固定金型７２に対して移動金型７５がコイル板面に対して直交する方向へ往復移動することにより山１と谷２が連続した波形形状が得られる。図４に示すようにコイル化した板ばね材１０を固定金型のトンネルガイド７１から出て少し間隔Ｓをあけた所に配置された移動金型７５のトンネルガイドに通して上下移動させると、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）のように上下方向に曲げ加工される。線送りを停めてウエーブの曲げ加工をすることも可能であるが、線送りを停めないで送りに合わせた移動金型の上下移動のコンピュータ制御により所望のウエーブ加工が得られるものである。このため、第１．第２のコイル成形部６．８と、ウエーブ成形部７の移動金型７５との駆動部６６．７６．８６にサーボモータを使用し夫々を制御装置６７．７７．８７により送り速度とその変化、及び波形形状成形に必要な移動金型の移動速度とその変化を夫々自動制御することで、図２中（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す円筒形ウエーブコイルスプリング又は階段状円筒形ウエーブコイルスプリングが全自動で得られる。
【００１９】
従って、この移動金型７５の上下移動の速度と移動距離を制御すると、ウエーブの大きさ、形等が大小様々に変化したものが得られる。コイル成形中に移動金型７５の上下移動を停止させると、ウエーブが形成されなくなるため、平巻き部１３が形成される。図２中（ｃ）に示す階段状円筒形スプリングを成形する場合は、第１の円筒コイル部１１の終端において移動金型の動きを一時的にストップさせて線送りをし、さらに、その後コイル成形部６．８によりコイル径が小さくなる方向へ移動させて円筒コイル部１３を形成し引続いてコイル成形部６．８の位置はそのままの位置でウエーブ成形を再開すると、第１の円筒コイル部１１の終端部に平巻き部１３が形成され、さらにこの平巻部を境にコイル径が小さい第２の円筒コイル部１２が連続して形成される。平巻き部は１段又は１段以上多段に形成することができる。
【００２０】
ウエーブの山１と谷２の形状を図５に示すように頂部が平坦に近い平坦面１ａ．２ａに形成することもできる。かかる構成とすることにより接点部に多少のずれを生じても反発力に影響を与えることがない。
【００２１】

自由長の状態から５９４．７キログラムの荷重をかける。上部に加わる荷重によって２０２．３ミリメートル圧縮され、さらに最大荷重１９４８．３キログラム加えると、３１０ミリメートル圧縮された。このときの荷重に対する撓み線図は図６（ａ）に示すとおりである。
【００２２】

自由長の状態からセット時の荷重２４４．２キログラムをかけると１１０ミリメートル撓んで全長２９０ミリメートルになった。荷重４００キログラムでは１８０ミリメートル、さらに６２５．４キログラムでは２８１．５ミリメートル圧縮された。最大荷重８８２キログラムで密着状態となり、その時の全長は９０センチメートルであった。このときの荷重ー撓み線図を図６（ｂ）に示する。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、帯状金属の板ばね材をコイル成形しながらウエーブをつけ、コイル径を一定のままで、第１の円筒コイル部を形成した後、ウエーブ成形を一時停止することによりウエーブのない平巻き部を形成することができるものであり、また、コイル径を変更することによりコイル径が変化した第１と第２の円筒コイル部を連続して形成することが可能である。而もその製造方法においては、従来既存の手段を応用した簡単で無理のない制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の円筒形ウエーブコイルスプリングの側面図である。
【図２】本発明の円筒形非線径ウエーブコイルスプリングを示し、（ａ）は２段の円筒コイル部からなるもの、（ｂ）は３段の円筒コイル部からなり、また（ｃ）は階段状の円筒形非線径ウエーブコイルスプリングの側面図を示している。
【図３】本発明方法を実施するための装置を示す要部の側面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）はウエーブ成形部の作動状態を示す拡大した断面図である。
【図５】ウエーブの山形状の実施例である。
【図６】本発明円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリングの荷重に対する撓みの変化を表す折れ線グラフで、（ａ）は図２（ａ）のもの、（ｂ）は図２（ｃ）のものを夫々に示している。
【符号の説明】
１山
２谷
１０帯状の金属板ばね材
１１第１のコイル円筒部
１２第２のコイル円筒部
１３平巻き部
１ａ．２ａ平坦面

Claims

帯状の金属板ばね材（１０）を薄板の巾方向にコイル巻きし且つ板厚方向に連続したウエーブを形成してなるウエーブコイルスプリングであって、
少なくともコイルの１巻き目から複数巻き目までは同一コイル径で且つウエーブの山（１）と谷（２）の頂点同志が合致して対接するよう円筒形に多重層巻きに形成された第１の円筒コイル部（１１）と、
この第１の円筒コイル部（１１）の終端に連続して形成されたウエーブを有しない平巻き部（１３）と、
前記平巻き部（１３）を介して前記第１の円筒コイル部（１１）に対してウエーブの大きさ（数）及びコイル径の異なる第２の円筒コイル部（１２）と
を具備する階段状の円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリング。
前記平巻き部（１３）は１段又は１段以上の多段である請求項１記載の円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリング。
前記各段の円筒コイル部はウエーブの山（１）と谷（２）の頂部を平坦（１ａ．２ａ）に形成して平坦面同志の接点とされてなる請求項１又は請求項２記載の円筒形非線形荷重ウエーブコイルスプリング。